Практическое задание №1. Оценка уровня выбросов вредных веществ в атмосферу. 1. Исходные данные Фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе Сф, мг/м3 0, 6 Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, М, г/с 7, 6 Объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м3⁄с 2, 4 Разность между температурой выбрасываемой температурой окружающего воздуха ΔТ, ℃ смеси и 14 Высота трубы H, м 21 Диаметр устья трубы D, м 1, 0 Тип выбрасываемого вредного вещества 2 1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См, мг/м3, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определить по формуле: 𝐶м = Для 𝐴⋅𝑀⋅𝐹⋅𝑚⋅𝑛⋅𝜂 𝐻2 ⋅ 3√𝑄 ⋅ 𝛥𝑇 определения См необходимо: а) рассчитать среднюю линейную скорость 𝜔0 , м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса: 𝜔0 = 4⋅𝑄 4 ⋅ 2,4 = = 3,06 м/с 𝜋 ⋅ 𝐷2 3,14 ⋅ 1,02 б) значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и 𝑣м : 𝑓 = 1000 ⋅ 𝜔02 ⋅𝐷 𝐻 2 ⋅𝛥𝑇 ⇒ 𝑓 = 1000 ⋅ 3,062 ⋅1,0 212 ⋅14 ≈ 1,517 3 2,4 ⋅ 14 𝑄 ⋅ 𝛥𝑇 √ 𝑣м = 0,65 ⋅ = 0,65 ⋅ √ ≈ 0,76 𝐻 21 3 в) коэффициент m определить в зависимости от f по формуле: 𝑚= 1 0, 67 + 0, 1 ∙ √𝑓 + 0,34 ⋅ 3√𝑓 = 1 3 0, 67 + 0, 1 ∙ √1,517 + 0,34 ⋅ √1,517 = 0,845 г) коэффициенты n и d для п.2 определить в зависимости от величины 𝑣м : при 0,5 ≤ 𝑣м < 2 𝑛 = 0,532 ⋅ 𝑣м 2 − 2,13 ⋅ 𝑣м + 3,13 ≈ 1,82 3 3 𝑑 = 4,95 ⋅ 𝑣м ∙ (1 + 0,28 ⋅ √𝑓) = 4,95 ⋅ 0,76 ∙ (1 + 0,28 ⋅ √1,517) ≈ 5 Следовательно: 𝐶м = 𝐴⋅𝑀⋅𝐹⋅𝑚⋅𝑛⋅𝜂 𝐻 2 ⋅ 3√𝑄 ⋅ 𝛥𝑇 𝐶м = 140 ⋅ 7,6 ⋅ 1 ⋅ 0,845 ⋅ 1,82 ⋅ 1 212 ⋅ 3 √2,4 ⋅ 14 ≈ 1,15 мг/м3 2. При неблагоприятных метеорологических условиях максимальная приземная концентрация вредных веществ достигается на расстоянии от источника выброса: Хм = (5 − 𝐹 ) ⋅ 𝑑 ⋅ 𝐻 4 ⇒ Хм = ( 5 − 1 ) ⋅ 5 ⋅ 21 4 = 105 м 𝑢м = 𝑣м , если 0,5 < 𝑣м ≤ 2 3. Значения приземных концентраций вредных веществ Сх в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса при опасной скорости ветра определяется по формуле Сx =S1 ·См. При X/Хм ≤1; X X ∕ Xм 𝑆1 Сx 50, м 50 / 105 (≈ 0,48) 0,657 0, 756 500, м 500 / 105 (≈ 4,8) 0,283 0, 325 При X = 50 𝑆1 = 3 ⋅ (X ∕ Xм )4 − 8 ⋅ (X ∕ Xм )3 + 6 ⋅ (X ∕ Xм )2 𝑆1 = 3 ⋅ (0, 48)4 − 8 ⋅ (0, 48)3 + 6 ⋅ (0, 48)2 ≈ 0,657 𝐶𝑥 = 𝑆1 ⋅ 𝐶м = 0,657 ∙ 1,15 ≈ 0, 756 При 1 <X/Хм ≤8 При X = 500 𝑆1 = 1,13 ∕ ( 0, 13 ∙ (X ∕ Xм )2 + 1) 𝑆1 = 1,13 ∕ ( 0, 13 ∙ (4,8)2 + 1) ≈ 0,283 𝐶𝑥 = 𝑆1 ⋅ 𝐶м = 0,283 ∙ 1,15 = 0, 325 Вывод Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях намного меньше среднесуточной предельно допустимой концентрации вредного вещества, следовательно такая труба проходит по установленным нормам. Практическое задание №8. Расчет и оценка загрязнения почв вдоль автодорог. 1. Исходные данные Тип автомобиля 2 400 Интенсивность движения N, 1/сутки Средняя скорость Движения транспортного потока 𝜗, км/ч Марка бензина Плотность почвы 𝜌, кг/м3 50 АИ-80 1300 Средний эксплуатационный расход топлива 𝐺𝑖 , л/км 0,16 Содержание свинца в бензине 𝑃𝑖 , г/л 0,17 1. Мощность эмиссии свинца 𝑃э = 0,592 ⋅ 𝑚𝑝 ⋅ 𝑘 𝑇 ∑ 𝑁𝑖 ⋅ 𝐺𝑖 ∙ 𝑃𝑖 𝑖 𝑃э = 0,592 ⋅ 2 ⋅ 0, 8 ∑ 400 ⋅ 0, 16 ∙ 0, 17 = 10, 306 мг/(м ∙ сут) 𝑖 2. Далее рассчитывается величина отложений свинца на поверхности почвы 𝑃п , мг/м2: 2. Зависимость коэффициента 𝐾𝑖 от расстояния x от края дороги. x, м 10 20 30 40 50 60 𝐾𝑖 0,50 0,10 0,06 0,04 0,03 0,02 80 100 150 200 0,01 0,005 0,001 0,0002 𝑃п = 0,4 ⋅ 𝑘𝑖 ⋅ 𝜑 ⋅ 𝑇𝜌 ⋅ 𝑃э + 𝐹 𝑃п = 0,4 ⋅ 𝑘𝑖 ⋅ 0, 7 ⋅ 365 ⋅ 𝑃э + 8 х, м Pп = 0,4 ∙ k i ∙ 𝜑 ∙ Tp ∙ Pэ + 𝐹 Pп , мг/м2 10м 0,4 ∙ 0,50 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 534, 64 20м 0,4 ∙ 0,10 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 113, 33 30м 0,4 ∙ 0,06 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 71, 2 40м 0,4 ∙ 0,04 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 50, 131 50м 0,4 ∙ 0,03 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 39, 6 60м 0,4 ∙ 0,02 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 29, 065 80м 0,4 ∙ 0,01 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 18, 533 100м 0,4 ∙ 0,005 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 13, 27 150м 0,4 ∙ 0,001 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 9, 05 200м 0,4 ∙ 0,0002 ∙ 0,7 ∙ 365 ∙ 10, 306 + 8 8, 21 3. На следующем этапе определяется уровень УЗП, мг/кг, на различных расстояниях от кромки дороги: 𝑃с = х, м 𝑃п 𝑃п ⇒ 𝑃с = ℎ ∙𝜌 0, 2 ∙ 1300 Pс = Pп hρ Pс , мг/кг 10м 534, 64 0, 2 ∙ 1300 2, 056 20м 113, 33 0, 2 ∙ 1300 0, 436 30м 71, 2 0, 2 ∙ 1300 0, 274 40м 50, 131 0, 2 ∙ 1300 0,193 50м 39, 6 0, 2 ∙ 1300 0, 1523 60м 29, 065 0, 2 ∙ 1300 0, 112 80м 18, 533 0, 2 ∙ 1300 0, 0713 100м 13, 27 0, 2 ∙ 1300 0, 051 150м 9, 05 0, 2 ∙ 1300 0, 035 200м 8, 21 0, 2 ∙ 1300 0, 0316 Построим график зависимости Pс = f(x). Pс = f(x) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 10 20 30 40 50 60 80 100 150 200 Вывод В ходе лабораторной работы были изучены основные формулы для расчета и оценки уровня загрязнения почв вдоль автодорог. Также были проведены расчеты УЗП для определения зоны загрязнения почвы. Практическое задание №10. Оценка уровня воздействия электростатического поля. 1. Исходные данные Время воздействия, ч. 4, 5 Ефакт, кВ/м 50 1. Произведите расчет предельно допустимого уровня напряженности электростатического поля при воздействии на персонал более одного часа за смену по формуле: 𝐸ПДУ = 60 𝐸ПДУ = √4, 5 60 √𝑡 = 20√2 ≈ 28,3 ч 2.Определите допустимое время пребывания в ЭСП по формуле: 2 𝑡доп 𝑡доп 60 =( ) 𝐸фак 60 2 = ( ) = 1,44 ч 50 Вывод В ходе лабораторной работы мы установили, что предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля при воздействии на персонал более одного часа за смену не превышает предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля в течение 1 часа (28,3< 60). Практическое задание №11. Оценка уровня воздействия электромагнитных полей (ЭМП) на рабочем месте. 1. Исходные данные Е1, кВ/м Е2, кВ/м Е3, кВ/м 𝑡𝐸1 , ч 𝑡𝐸2 , ч 𝑡𝐸3 , ч 17 18 19 0, 7 1, 6 0, 8 1. Произведите расчет допустимого времени пребывания персонала (в соответствии с вариантом задания) в ЭП при напряженностях от 5 до 20 кВ/м по формуле: 𝑇 = 50 𝐸 −2 𝑇1 = 50 50 −2 = − 2 ≈ 0,9412 ч 𝐸1 17 𝑇2 = 𝑇3 = 50 50 −2 = − 2 ≈ 0,7778 ч 𝐸2 18 50 50 −2 = − 2 ≈ 0,6316 ч 𝐸3 19 2. Рассчитайте время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП по формуле: 𝑇пр = 8 ⋅ ( 𝑇 =8⋅( 0,7 0,9412 + 𝑡𝐸 𝑡𝐸1 𝑡𝐸2 𝑡𝐸 + + 3 + ...+ 𝑛 ) 𝑇𝐸1 𝑇𝐸2 𝑇𝐸3 𝑇𝐸𝑛 1,6 0,7778 + 0,8 0,6316 ) ≈ 32,54 ч Вывод В ходе лабораторной работы мы установили, что время пребывания персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью ЭП превышает норму в 8 ч. Практическое задание №14 Анализ гетерогенности популяции. 1. Исходные данные Колебания численности поколений Реальный Дисперсия размер числа популяции потомков 120 6 1 2 3 4 Отношение числа самцов к числу самок 120 110 100 150 0, 7 1. Колебания числа потомков в семье 𝑁𝑒 = 4 ⋅ 𝑁 4 ⋅ 120 = = 60 2+𝜎 2+6 Коэффициент инбридинга определяется формулой 1 𝑚 1 4 𝑓 = 1 − (1 − ) = 1 − (1 − ) ≈ 0, 033 2𝑁е 120 Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно 𝑚 = l,5 ·𝑁𝑒 = 1,5· 60 = 90 2. Колебания численности поколений 1 1 1 1 =( + + ...+ )/ 𝑚 𝑁е 𝑁1 𝑁2 𝑁𝑚 1 1 1 1 1 1 =( + + + )/ 4 = 0, 0085 ⇒ 𝑁ⅇ = 𝑁е 120 110 100 150 0, 0085 ≈ 117,65 Коэффициент инбридинга определяется формулой 4 1 𝑚 1 𝑓 = 1 − (1 − ) = 1 − (1 − ) ≈ 0, 0157 2𝑁е 235, 3 Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно 𝑚 = l,5 ·𝑁𝑒 = 1,5· 117, 65 = 176, 5 3. Неравное число самцов 𝑁1 и самок 𝑁2 1 1 1 = + 𝑁е 4 ⋅ 𝑁1 4 ⋅ 𝑁2 1 1 1 = + 𝑁е 4 ⋅ 𝑁1 4 ⋅ 𝑁2 𝑁1 = 0,7; 𝑁1 + 𝑁2 = 𝑁 = 120 ⇒ 𝑁1 = 53 𝑁2 = 67 𝑁2 1 1 1 1 1 = + = + ≈ 0, 00845 𝑁е 4 ⋅ 𝑁1 4 ⋅ 𝑁2 4 ⋅ 53 4 ⋅ 67 𝑁е = 1 ≈ 118, 34 0, 00845 Коэффициент инбридинга определяется формулой 4 1 𝑚 1 𝑓 = 1 − (1 − ) = 1 − (1 − ) ≈ 0,0334 2𝑁е 2 ⋅ 118,34 Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно 𝑚 = l,5 ·𝑁е = 1,5 · 118, 34 = 177, 51 Угроза вымирания популяции возможна после смены 176 поколений. Вывод Из проведенных расчетов видно, что неодинаковое количество детей в семьях популяции и неравное число самцов и самок в популяции уменьшает ее эффективный размер, то есть снижает выживаемость популяции.
